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          密集傳感器的設計

          作者: 時間:2016-12-20 來源:網(wǎng)絡 收藏
          虛假報警

            除了考慮設計與實現(xiàn)的成本以外,半自動嵌入控制系統(tǒng)解決多義及模糊狀況的能力限制了這些系統(tǒng)的使用范圍。對于一個“增強的”系統(tǒng),如果它發(fā)出了過多的虛假警報,或者因為它可能損壞最終系統(tǒng),從而需要太過的人工干預,那么其價值就會大大降低。2000 年初梅塞德斯汽車公司電控系統(tǒng)可靠性的下降就是一個例證,它表明,如果系統(tǒng)無法分辨多義或模糊的狀況,就會對整體系統(tǒng)價值產(chǎn)生負面影響。

            此時,將更多傳感器數(shù)據(jù)關聯(lián)起來,就能夠使半自動嵌入控制系統(tǒng)安全地作出更復雜的決策,因為它們越來越能作出判斷和避免對錯誤警報的反應。一輛高檔汽車的碰撞檢測有賴于很多傳感器的共同運行,如遠距雷達和近距雷達、IR、視頻、慣性與超聲波傳感器,以檢測和驗證對可能或迫近的碰撞的必要動作。這些傳感器中的每一只都提供了有關周圍環(huán)境的信息,控制系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)與其它傳感器聯(lián)系起來,填補每種類型傳感器的空白點,從而避免意外的結(jié)果,例如由于鵝卵石擊中汽車保險杠而觸發(fā)氣囊。

            在汽車中,越來越多的報警子系統(tǒng)用于提供輔助報警,如車距與盲點探測,它們與駕駛員直接互動,提供信息或幫助。這些警報與響應系統(tǒng)也依賴于多個傳感器輸入的關聯(lián),避免發(fā)出虛假警報,或?qū)δ撤N狀況作出不正確反應。例如,一個車距檢測子系統(tǒng)可以將視覺、慣性、車輪位置以及轉(zhuǎn)向柱位置傳感器的數(shù)據(jù)作關聯(lián),然后向駕駛員發(fā)出警報,避免出現(xiàn)誤報。

            嵌入控制系統(tǒng)中使用更多傳感器和處理智能帶來了成本與設計復雜性問題,隨著供應商們對這些問題的解決,設計者們正將更多復雜的自動控制系統(tǒng)用于較低成本設計,包括中檔的消費應用。Microchip 公司首席應用工程師 Priyabrata Sinha 指出,家電正逐步脫離開狀態(tài)機盒子,并在決策回路中加入了更多的傳感器與智能。

            舉例來說,當代洗衣機可以用到三片微控制器來管理系統(tǒng)與用戶界面(圖 2)。值得指出的是,閃存數(shù)量(而不是處理器架構的規(guī)模)是雙傳感器設計與六傳感器設計之間最主要的差異。額外的存儲器能使系統(tǒng)容納用于傳感器的更多代碼,使程序代碼能關聯(lián)多個輸入,供更復雜控制算法的使用。




            瑞薩技術公司高級產(chǎn)品/區(qū)段經(jīng)理 Ritesh Tyagi 說,“快速”響應系統(tǒng)有一個關鍵的部分,那就是設計者對傳感器和處理器的配對與連接方式。一款中等價格的冰箱可能用到多達 8 只微控制器,還有多只相應的局部傳感器,為每個冰箱格比如肉菜格提供定制且優(yōu)化的控制。這些實現(xiàn)類型正沖擊著中心式處理與分布式處理的平衡,以提供更高的可靠性,滿足緊張的功率預算,并且簡化家電的用戶互動。

            不幸的是,使用多種類型傳感器數(shù)據(jù),并且在控制算法中作關聯(lián)的方法涉及很多公司敏感的專利問題。但是,有些高級實例仍可能會給你靈感,看自己是否有一些方法來收集傳感器信息,并將它們與系統(tǒng)中的其它信息相關聯(lián),以做出更好的設計,從而以更低的總成本,更高效地實現(xiàn)新的增值功能。

            提示
            * 關聯(lián)式傳感器處理是一種領先并日益成熟的技術。
            * 隨著設計者在傳感器中放入更多的處理能力,傳感器也在變得智能化。
            * 各種類型的應用(從高端到低端系統(tǒng))都正得益于更多組傳感器的使用,使它們能夠處理更復雜的使用場景。

          參考文獻
          * “DARPA Urban Challenge,” www.darpa.mil/grandchallenge.
          * Cravotta, Robert, “Operating alone,” EDN, Dec 5, 2005, pg 49, www.edn.com/article/CA6288032.
          * “Tartan Racing: A Multi-Modal Approach to the DARPA Urban Challenge,” April 13, 2007, www.darpa.mil/grandchallenge/TechPapers/Tartan_Racing.pdf
          * Cravotta, Robert, “Rummage through a Roomba,” EDN, March 15, 2007, pg 32, www.edn.com/article/CA6421379.
          * Cravotta, Robert, “Making vehicles safer by making them smarter,” EDN, June 8, 2006, pg 49, www.edn.com/ article/CA6339246.
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          超級計算

            傳感器融合的含義是將感測數(shù)據(jù)或從感測輸入獲得的數(shù)據(jù)組合起來,從而得到在某種意義上更加準確、更加復雜或更可信賴的信息,它們好于這些信號源獨立使用的情況。在某種情況下,數(shù)據(jù)可能來自于單一類型的傳感器,它采集了有關某種主題的數(shù)量龐大的相似數(shù)據(jù),如一次 CT(計算機斷層)掃描、一次 MRI(核磁共振成像)掃描、金融營銷圖表、藥品與遺傳匹配,甚至用于發(fā)現(xiàn)地下油田的從脈沖信號中獲得的地震數(shù)據(jù)。這些場景中存在著如此多的數(shù)據(jù),一個人不可能完全搞懂,只能用一臺計算機將其預先處理成為一種易管理和可用的格式。由于相關的數(shù)據(jù)量是如此龐大,因此要在一個合理的時間內(nèi)產(chǎn)生有用的信息,就需要各種含多個處理器的超級計算機架構?!》派渚€專家受益于 CAD(計算機輔助檢測)技術,該技術采用超級計算和大量數(shù)據(jù)的關聯(lián),相當于提供了第二對眼睛,幫助他們解讀醫(yī)療影像。CAD 軟件并非替代影像技術,而是在解讀醫(yī)療影像時,通過密集的計算處理提供虛擬的輔助。這類 CAD 系統(tǒng)的問題之一是數(shù)據(jù)關聯(lián)的質(zhì)量,以及達到這種質(zhì)量等級所花費的時間。當 CAD 軟件辨別醫(yī)療影像中的特征時,它采用一種減少假陰性指示的方法,使特征獲得放射線專家的注意。醫(yī)學界在用 Hologic 的 ImageChecker 系統(tǒng)等設備作 CT、乳腺攝片和肺結(jié)核檢查時,大規(guī)模地使用了 CAD。

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